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Drosselklappe
Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe, deren Klappe sich an der inneren, vorzugsweise konischen Sitzfläche eines in einer ringförmigen Ausnehmung am inneren Umfang des Klappengehäuses gehaltenen elastischen Sitzringes anlegen kann.
Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, den Anlagedruck des Sitzringes gegenüber der Klappe in möglichst einfacher Weise einstellen und im Falle einer Abnutzung der zusammenwirkenden Sitzflächen von Klappen und Sitzring auch einfach nachstellen zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wurde eine Konstruktion vorgeschlagen, gemäss welcher das Klappengehäuse einen einstellbaren Ring zur Ausübung von Druck auf den Sitzring in Richtung der Achse desselben aufweist. Dabei wird der, eine Ringnut des Klappengehäuses ausfüllende, aus elastisch verformbarem Material bestehende Sitzring vom Druckring radial nach innen gequetscht. Die axiale Bewegung des Druckringes wird erreicht durch Anordnung von zonenweise über den Umfang verteilten Druckrollen, die beim Drehen des Ringes auf Schrägflächen auflaufen.
Diese Anordnung ist nicht nur ziemlich kompliziert, sondern es muss die Herstellung mit besonderer Genauigkeit erfolgen, weil sonst beim Verdrehen des Ringes und damit der axialen Verstellung desselben nicht alle Druckrollen gleichzeitig zum Tragen kommen. Darüber hinaus ist der aus elastisch verformbarem Material bestehende Sitzring nicht in der Lage, sich bei einmal getroffener Einstellung noch radial auszudehnen, um sich beim Schliessen der Klappe selbst zu zentrieren.
Demgegenüber ist die Bauweise nach der erfindungsgemässen Klappe überaus einfach. Es ist weder
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gerecht zu werden, ist die erfindungsgemässe Drosselklappe dadurch gekennzeichnet, dass der einstellbare Ring ein mittelsAussengewinde imKlappengehäuse verschraubbar angeordneter Druckring ist und der nachgiebig deformierbare Sitzring bei axialer Zusammenpressung durch Verstellung des Druckringes in der Ausnehmung in radialer Richtung beweg-und ausdehnbar ist.
Die jrfindungsgemässeDrosselklappe stellt eine Weiterentwicklung einer bekannten Konstruktion dar, bei der zwar eine selbsttätige N achstellung des Sitzringes zur Kompensation von Abnützungserscheinungen dadurch erreicht wird, dass der elastische Sitzring sich in der ringförmigen Ausnehmung des Klappengehäuses radial ausdehnen kann, doch ist ein gewolltes Nachstellen des Sitzringes in Form einer radialen Deformierung desselben durch axiale Zusammenpressung hiebei nicht möglich.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Drosselklappe dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzring im Querschnitt S-Form aufweist, wobei der innere freie Schenkel dieses Profils zugleich die Sitzfläche des Sitzringes bildet. Sie kann aber auch dadurch gekennzeichnet sein, dass der Sitzring einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist ; dabei ist vorzugsweise der Sitzring hohl ausgebildet und mit einem Gas gefüllt.
Ferner ist es auch noch möglich, denSitzring nach der Erfindung zweiteilig auszuführen, derart, dass er aus je einem elastisch nachgiebigen inneren und äusseren Ring besteht, wobei beide Ringe entlang konischen Berührungsflächen ineinandergreifen ; dabei können beide Ringe an ihren axial gegenüberliegenden Seitenflächen verhältnismässig schmale axiale Anlageflächen bildende ringförmige Rippen aufweisen.
Endlich besteht ein Merkmal der erfindungsgemässen Drosselklappe darin, dass der Druckring im Bereich seines dem Sitzring gegenüberliegenden Endes eine äussere Schneckenradverzahnung aufweist, in die eine imKlappengehäuse verdrehbar, jedoch nicht längsverschiebbargelagerte und von aussenher über eine
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Betätigungswelle verdrehbare Schnecke, eingreift.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht ; es zeigen Fig. 1 ein erstes A usfüh- rungsbeispiel der erfindungsgemässenDrosselklappe im Axialschnitt, Fig. 2 die Drosselklappe gemäss Fig. 1 im Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1 ; Fig. 3 eine einem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende
Drosselklappe in einem axialen, gegenüber Fig. l jedoch vergrösserten Teilschnitt ; Fig. 4 eine einem drit- ten Ausführungsbeispiel entsprechende Drosselklappe, gleichfalls im Teilschnitt (ohne Klappe). Es wer- den im folgenden auch Einzelheiten beschrieben, die nicht Erfindungsgegenstand sind, aber zum Ver- ständnis der Erfindung beitragen.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte, dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Drosselklappe weist eine Klappe 5 auf, deren Sitzfläche 6 die Form der Mantelfläche einer Kugelzone hat. Die Mappe ist an einer Welle 7 befestigt, die in zwei (nicht dargestellten) Lagern des Klappengehäuses 8 verdrehbar gelagert ist und die Durchflussbohrung 8a des Klappengehäuses 8 entlang einem Durchmesser der Bohrung durchquert.
Das Klappengehäuse weist an seinem inneren Umfang in einer gegenüber der Achse der Welle 7 axial zur Durchflussbohrung 8a versetzten Querebene eine ringförmige Ausnehmung 9 auf, in der ein Sitzring 10 gelagert ist, dessen innere Sitzfläche beim Schliessen der Klappe 5 mit deren Sitzfläche 6 abdichtend zusammenwirkt.
Der Sitzring 10 weist einen S-förmigen Querschnitt auf und besteht aus einem elastisch nachgiebigen Material, insbesondere Metall, so dass er sich innerhalb der Ebene der Ausnehmung 9 in radialer Richtung ausdehnen oder zusammenziehen kann. Zu diesem Zweck ist der Durchmesser der Ausnehmung 9 gegen- über demAussendurchmesser desSitzringes 10 so bemessen, dass alle praktisch vorkommenden Ausdehnungen und radialen Verschiebungen des Sitzringes 10 ungehindert möglich sind.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Ausnehmung 9 einerseits von einer Ringschulter 8b des Klappengehäuses 8 und anderseits von einer Stirnfläche 11b einer die Durchflussbohrung 8a dort umgebenden, nachstehend als Druckring 11 bezeichneten Schraubbuchse begrenzt, die mit ihrem Aussengewinde 12 in ein entsprechendes Innengewinde des Klappengehäuses 8 eingeschraubt ist. Durch mehr oder weniger weites Einschrauben des Druckringes 11 in das Klappengehäuse 8 kann die axiale Breite der Ausnehmung 9 ver- ändert und dadurch auch der Sitzring 10 in axialer Richtung mehr oder weniger zusammengedrückt werden.
Aus Fig. I ist weiterhin ersichtlich, dass der Durchmesser des zugleich die innere Sitzfläche bildendes inneren Schenkels 10a des S-förmigen Sitzringes 10 kleiner als die lichte Weite der Durchflussbohrung 8a des Klappengehäuses 8 ist, während die lichte Weite des Druckringes 11 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gegenüber der Durchflussbohrung 8a des Klappengehäuses 8 etwas kleiner und ungefähr gleich dem inneren Durchmesser des Sitzringes 10 ist. Ausserdem ragt der S-förmige Sitzring mit dem freien Ende seines inneren Schenkels loa nach der Klappe 5 hin, während der Druckring 11 mit seiner Stirnfläche 11b an der in den inneren Schenkel 10a des Sitzringes 10 übergehenden Krümmung des Sitzringes anliegt.
Wird der Druckring 11 aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung weiter in das Klappengehäuse 8 hineingeschraubt, so wird dadurch der Sitzring 10 im Sinne einer axialen Verschiebung seines in- nerenSchenkels lOa nach der Klappe 5 hin und ausserdem-wegen der gleichzeitigen Änderung der S-Form des Ringes - im Sinne einer gewissen Verkleinerung des Durchmessers seiner Sitzfläche verformt, ohne dadurch indessen an einer den praktischen Erfordernissen entsprechenden radialen Ausdehnungsmöglichkeit gehindert zu werden.
Zur praktischen Einstellung des Dichtsitzes der geschlossenen Klappe 5 wird der Druckring 11 bei zunächst offener Klappe 5 so weit in das Klappengehäuse 8 hineingeschraubt, bis der Sitzring 10 mit seiner inneren Sitzfläche um einen kleinen Betrag in den Bereich eingreift, in dem sich die geschlossene Klappe 5 mit ihrer Sitzfläche 6 befindet. Wird daraufhin die Klappe 5 aus ihrer geöffneten Stellung in ihre Abschlussstellung gedreht, so wird dadurch die Sitzfläche 6 der Klappe unter einer gleichzeitigen elastisch nachgiebigen radialen Dehnung der inneren Sitzfläche des Sitzringes 10 gegen diesen gepresst, was eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Sitzring 10 und der Klappe 5 gewährleistet.
Durch den Grad der axialen Verschiebung des Druckringes 11 hat man es in der Hand, den Abdichtungsdruck zwischen Klappe 5 und Sitzring 10 so einzustellen, dass die gewünschte Abdichtung ohne eine übermässige gegenseitige Anpressung der Sitzflächen gerade erreicht wird. Soweit trotzdem im Laufe des Betriebes der Drosselklappe Abnutzungen zwischen den Sitzflächen der Klappe 5 und des Sitzringes 10 auftreten, kann dieser Abnutzung ohne weiteres durch eine entsprechendeNacheinstellung desDruckringes 11 Rechnung getragen werden, so dass ein einwandfreier Dichtsitz der Klappe 5 für eine lange Betriebszeit der Drosselklappe gesichert werden kann.
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Die innere Sitzfläche des Sitzringes 10 ist zweckmässig konisch gestaltet, so dass sich gegenüber der sphärischen Krümmung der Sitzfläche 6 der Klappe 5 eine Linienberührung mit entsprechend hohem An- lagedruck ergibt, der die gewünschte Abdichtung gewährleistet.
Je nach dem Verwendungszweck der Drosselklappe kann der Druckring 11 aus einer einfachen Schraub- buchse bestehen !, die in die ; ntsprechende Gewindebohrung des Klappengehäuses 8 schopvordemEiubau der Drosselklappe in ein Leitungssystem so weit eingeschraubt wird, dass die gewünschte Abdichtung er- reicht wird. Der Druckring 11 kann aber gemäss den Fig. 1 und 2 im Klappengehäuse 8 auch von aussen her verdrehbar angeordnet sein, damit der Abdichtungsdruck zwischen Klappe 5 und Sitzring 10 auch nachträglich, d. h. bei eingebauter Drosselklappe, noch eingestellt werden kann.
Hiezu weist der Druckring 11 an seinem der Stirnfläche 11b abgelegenen Ende noch einen Ansatz 11a mit einer äusseren Schneckenradverzahnung llc auf, in die eine im Klappengehäuse 8 verdrehbar gelager- te Schnecke 13 eingreift. Die Schnecke 13 ragt mit ihrer Welle 14 aus dem Klappengehäuse 8 einerseits heraus und trägt an ihrem dortigen freien Ende ein Handrad 16 od. dgl., von dem aus sie verdreht werden kann. Vor dem Handrad 16 ist der dortige Teil 14a der Welle 14 noch durch eine Stopfbuchse 15 geführt, die sich am Klappengehäuse befindet und eine dichte Herausführung der Welle 14 aus derr Klappenge- häuse 8 sichert.
Durch Drehen der Spindel 14 wird auch der Druckring 11 verdreht und dadurch über seinen Gewinde- sitz zugleich im Klappengehäuse 8 entsprechend axial verschoben. Auf diese Weise kann die gewünschte Einstellung der Ausgangslage der Sitzfläche des Sitzringes 10 (sowohl im Sinne einer axialen Verschiebung als auch im Sinne einer entsprechenden Durchmesserveränderung seiner Sitzfläche) gegenüber der zuge- ordneten Sitzfläche 6 der Klappe 5 auch bei in eine Leitung eingebauter und im Betrieb befindlicher Dros- selklappe jederzeit leicht erfolgen. Wird der Druckring 11 gegen den Sitzring 10 verschoben, so wird dadurch bei offener Drosselklappe 5 der Ausgangsdurchmesser der Sitzfläche des Sitzringes 10 verkleinert und derAnlagedruck bei geschlossener Klappe 5 entsprechend vergrössert.
Sollte der Anlagedruck und damit die Reibung zwischen der Sitzfläche des Sitzringes 10 und der Sitzfläche 6 der Klappe 5 zu gross sein, so dass z. B. einer Öffnungsbewegung der Klappe 5 ein zu grosser Reibungswiderstand entgegenwirkt, dann braucht der Druckring 11 über die Welle 14 lediglich wieder etwas vom Sitzring 10 entfernt zu werden, wodurch auch der Durchmesser der Sitzfläche des Sitzringes 10 wieder entsprechend grösser wird.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel hat der Sitzring 17 einen kreisförmigen Querschnitt und ist ebenfalls aus elastisch nachgiebigem Material hergestellt. Das Innere dieses Ringes kann je nach den Erfordernissen des praktischen Betriebes auch mit einem Druckgas gefüllt sein.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Sitzring 17 auch hier in einer ringförmigen Ausnehmung 18 desKlappengehäuses 19 gelagert, wobei er einerseits an einer Ringschulter 19a des Klappengehäuses 19 und anderseits an der dortigen Stirnfläche 20a eines anschliessenden Druckringes 20 anliegt. Im übrigen kann auch hier der Sitzring 17 in der im Durchmesser entsprechend grösseren Ausnehmung 18 radial verschoben werden, um sich beim Schliessen der dortigen Klappe 22 der Sitzfläche der Klappe genau anpassen zu können. Auch ist der Druckring 20 in das Klappengehäuse 19 mittels eines Gewindes 21 eingeschraubt und kann durch eine einfache Verdrehung gegen den Sitzring 17 im Sinne einer entsprechenden Verkleinerung der Breite der Ausnehmung 18 verschoben werden.
Dadurch wird der Sitzring 17 gegenüber seinem Kreisringquerschnitt in eine mehr oder weniger ovale Querschnittsform gebracht, so dass auch die mit der Sitzfläche der Klappe 22 zusammenwirkende Sitzfläche des Sitzringes 17 einerseits um einen kleinen Betrag axial nach der Klappe 22 hin verschoben und anderseits in ihrem Ausgangsdurchmesser (bei geöffneter Klappe) etwas verkleinert wird. Durch eine entsprechende Drehung desDruckringes 11 kann also auch hier der Anlagedruck des Sitzringes 17 an der Klappe 22 beliebig eingestellt werden.
Zu beachten ist, dass der Sitzring 17 durch seine runde Querschnittsform beiderseits nur entlang je einer Berührungslinie an der Ringschulter 19a und der Stirnfläche 20a anliegt, wodurch Wärmeverluste vom Sitzring 17 an das Klappengehäuse 19 und den Druckring 11 praktisch vermieden werden. Dies ist besonders bei einem Betrieb der Drosselklappe mit Strömungsmedium hoher Temperatur vorteilhaft, weil keine grossen Temperaturunterschiede zwischen der-stets der Temperatur des Mediums vollständig ausgesetz- ten - Klappe'22 und dem Sitzring 17 mehr möglich sind.
Infolgedessen bleiben auch die temperaturabhängigenDehnungen der Klappe 22 und des Sitzringes 17 bei allen vorkommenden Temperaturunterschieden etwa gleich und die Abdichtung der geschlossenen Klappe 22 bleibt nach einer einmal vorgenommenen Einstellung des Druckringes 20 auch bei allen nachfolgenden Temperaturschwankungen erhalten. Der Sitzring 17 kann in einer Ausnehmung gelagert sein, deren beide Seitenflächen genau quer zur Achse der Durchflussbohrung des Klappengehäuses 19 verlaufen, so wie es beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Die beiden zueinander parallelen Seitenflächen der Ausnehmung 18 können aber auch-wie in Fig. 3
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gezeigt - jeweils schwach konisch verlaufen, wobei die (gedachten) Spitzen beider Konen auf der Achse der Durchflussbohrung des Klappengehäuses 19 und zugleich in dem Bereich der Drehachse der Klappe 22 liegen. Hiedurch wird erreicht, dass der Sitzring 17 stets axial zur Durchflussbohrung des Klappengehäuses
19 verbleibt, auch wenn die Klappe 22 geöffnet sein sollte.
Bei der praktischenEinstellung des Abdichtungsdruckes ist angestrebt, dass die Sitzfläche des Sitzrin- ges bei geschlossener Klappe nur mit einem verhältnismässig kleinen, durch die Elastizität des Ringes ge- gebenen Druck an der Sitzfläche der Klappe anliegt. Um Druckunterschiede innerhalb und ausserhalb des
Sitzringes 17, die durch den Druck des Strömungsmediums hervorgerufen werden können, auszuschliessen, kann der nach dem Grunde der Ausnehmung 18 zu gelegene, den Sitzring 17 umgebende Ringraum mit dem Inneren der Durchflussbohrung über eine schräge Bohrung 23 des Druckringes 20 in Verbindung ge- bracht werden, wodurch innerhalb und ausserhalb des Sitzringes 17 stets mindestens annähernd der gleiche
Strömungsdruck wirkt.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist der Sitzring zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem elastisch nachgiebig verformbaren Innenring 25, der die innere Sitzfläche 25a aufweist, und einem äusseren Sitzring 26. Dabei ist die Sitzfläche 25a zur Linienberührung mit der sphärischen Sitzfläche der (hier nicht dargestellten) Klappe konisch geformt. Auch der Aussenumfang des Ringes 25 weist eine konische Fläche 25b auf, deren Neigung jedoch umgekehrt wie die Neigung des Konus der Sitzfläche 25a verläuft. Mit dieser äusseren Sitzfläche 25b liegt der innere Ring 25 an einer genau entsprechend konischen inneren Sitzfläche 26b des äusseren Ringes 26 an.
Beide so ineinandergreifendenRinge 25, 26 sind gemeinsam in der Ausnehmung 27 des Klappengehäuses 28 gelagert und können in der entsprechend grö- sseren Ausnehmung noch gewisse radiale Ausdehnungsbewegungen ausführen. Dabei werden auch hier die beiden Seitenflächen der Ausnehmung 27 einerseits durch eine Ringschulter 28a des Klappengehäuses 28 und anderseits durch eine dortige Stirnfläche 29a eines Druckringes 29 gebildet, wie es bereits bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen näher beschrieben wurde.
Wird der Druckring 29 im Sinne einer Verkleinerung der Breite der Ausnehmung 27 verdreht, so wird dadurch der innereRing25 weiter in denäusserenRing 26 hineingepresst'. Durch die konische Form der Sitzfläche 25b und 26b wird dabei der äussere Ring 26 etwas aufgeweitet und der innere Ring 25 etwas zusammengedrückt. Durch die Aufweitung des Ringes 26 wird der Ring 25 zugleich etwas axial nach der (nicht dargestellten) Klappe hin verschoben, während die-hiebei mitverschobene-innere Sitzfläche 25a des Ringes 25 zugleich eine der Zusammendrückung entsprechende Verkleinerung ihres Durchmessers erfährt.
Bei kleineren Drosselklappen mit entsprechend kleinen Sitzringen kann der äussere Ring 26 auch ähnlich einem Kolbenring quer geschlitzt sein. Bei grösseren Drosselklappen ist eine solche Schlitzung aber nicht notwendig, weil dort die erforderliche Dehnung meist schon durch den grösseren Ringdurchmesser sichergestellt ist.
Die an den Seitenflächen der Ausnehmung 27 anliegenden Seitenflächen der Ringe 25 und 26 weisen
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wodurch auch hier ein Wärmeübergang von den Ringen 25,26 auf das Klappengehäuse 28 und den Druckring 29 weitgehend ausgeschaltet wird.
Damit der zweiteilige Sitzring gemäss dem dritten Ausführungsbeispiel auch bei geöffneter Klappe zentrisch zurAchse der Durchflussbohrung verbleibt, kann der Druckring 29 am inneren Ende seiner Stirnfläche 29a noch mit einer konisch in dieAusnehmung 27 hineinragenden Sitzfläche 29d versehen sein, in welchemFalle auch der innere Ring 25 gemäss Fig. 4 dort noch mit einer entsprechend konisch geformten zusätzlichen Sitzfläche 25d versehen ist, über welche dieser Ring genau axial zum Druckring 29 gehalten wird. Statt dessen könnten auch die beiden Seitenflächen der Ausnehmung 27 gleichartig konisch geformt sein, wie es bereits in Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel an Hand der Fig. 3 beschrieben wurde.
Ebenso kann auch beim dritten Ausführungsbeispiel der ausserhalb des zweiteiligen Sitzringes befindliche Ringraum über einen Entlüftungskanal mit dem druckseitigen Teil der Durchflussbohrung des Klappengehäuses in Verbindung stehen.
DieAusführungsformen gemäss denFig. 3 und 4 können natürlich ebenso wie jenenachFig. 1 mit einer von aussen her wirkenden Einstelleinrichtung nach Fig. 2 ausgestattet sein.
Die Erfindung ist nicht an die Einzelheiten der beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden. So könnte beispielsweise der Sitzring statt als Metallring mit einem S-förmigen Querschnitt auch aus vollem Material als ein Hartgummiring ausgebildet sein, in dem zur zusätzlichen Versteifung noch ein Metallring eingebettet sein kann. Dieser Sitzring weist einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei sein Aussen- jmfang rechtwinkelig zu seinen beiden Seitenflächen verläuft, während seine Innenfläche die konische Sitzfläche gegenüber der Klappe bildet. Wird bei einer solchen Gestaltung des Sitzringes der Druckring
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throttle
The invention relates to a throttle valve, the valve of which can rest against the inner, preferably conical seat surface of an elastic seat ring held in an annular recess on the inner circumference of the valve housing.
The main object of the invention is to adjust the contact pressure of the seat ring with respect to the flap in the simplest possible way and to be able to easily readjust it in the event of wear of the interacting seat surfaces of the flaps and seat ring.
To solve this problem, a construction has been proposed according to which the valve housing has an adjustable ring for exerting pressure on the seat ring in the direction of its axis. In this case, the seat ring, which fills an annular groove in the valve housing and is made of elastically deformable material, is squeezed radially inward by the pressure ring. The axial movement of the pressure ring is achieved through the arrangement of pressure rollers distributed in zones over the circumference, which run against inclined surfaces when the ring is rotated.
This arrangement is not only quite complicated, but the production must be carried out with particular accuracy, because otherwise not all pressure rollers come into play simultaneously when rotating the ring and thus axially adjusting it. In addition, the seat ring made of elastically deformable material is not able to expand radially once the setting has been made in order to center itself when the valve is closed.
In contrast, the construction according to the flap according to the invention is extremely simple. It is neither
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The throttle valve according to the invention is characterized in that the adjustable ring is a pressure ring screwed into the valve housing by means of an external thread, and the resiliently deformable seat ring can be moved and expanded in the radial direction when the pressure ring is axially compressed by adjusting the pressure ring in the recess.
The throttle valve according to the invention represents a further development of a known construction in which an automatic adjustment of the seat ring to compensate for signs of wear is achieved in that the elastic seat ring can expand radially in the annular recess of the valve body, but a deliberate readjustment of the seat ring is in Form of a radial deformation of the same by axial compression is not possible here.
According to a particular embodiment of the invention, the throttle valve is characterized in that the seat ring has an S-shape in cross section, the inner free leg of this profile at the same time forming the seat surface of the seat ring. But it can also be characterized in that the seat ring has an essentially circular cross-section; The seat ring is preferably hollow and filled with a gas.
Furthermore, it is also possible to design the seat ring according to the invention in two parts, in such a way that it consists of an elastically flexible inner and outer ring, the two rings interlocking along conical contact surfaces; Both rings can have annular ribs forming relatively narrow axial contact surfaces on their axially opposite side surfaces.
Finally, a feature of the throttle valve according to the invention is that the pressure ring has an external worm gear toothing in the area of its end opposite the seat ring, into which one is rotatable in the valve housing but not longitudinally displaceable and from the outside via a
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Actuating shaft rotatable worm, engages.
In the drawing, the invention is illustrated for example; 1 shows a first exemplary embodiment of the throttle valve according to the invention in axial section; FIG. 2 shows the throttle valve according to FIG. 1 in section along line A-A of FIG. 1; 3 shows a corresponding to a second embodiment
Throttle valve in an axial partial section, but enlarged compared to FIG. 4 shows a throttle valve corresponding to a third exemplary embodiment, also in partial section (without valve). In the following, details are also described which are not the subject of the invention but which contribute to the understanding of the invention.
The throttle valve shown in FIGS. 1 and 2, corresponding to the first exemplary embodiment, has a valve 5, the seat surface 6 of which has the shape of the lateral surface of a spherical zone. The folder is attached to a shaft 7, which is rotatably mounted in two (not shown) bearings of the valve housing 8 and traverses the through-flow bore 8a of the valve housing 8 along a diameter of the bore.
The flap housing has an annular recess 9 on its inner circumference in a transverse plane offset axially relative to the axis of the shaft 7 with respect to the flow bore 8a, in which a seat ring 10 is mounted, the inner seat of which cooperates in a sealing manner with its seat 6 when the flap 5 is closed.
The seat ring 10 has an S-shaped cross section and consists of an elastically flexible material, in particular metal, so that it can expand or contract in the radial direction within the plane of the recess 9. For this purpose, the diameter of the recess 9 compared to the outer diameter of the seat ring 10 is dimensioned such that all practically occurring expansions and radial displacements of the seat ring 10 are possible without hindrance.
As can be seen from Fig. 1, the recess 9 is limited on the one hand by an annular shoulder 8b of the valve housing 8 and on the other hand by an end face 11b of a screw socket surrounding the flow bore 8a, hereinafter referred to as pressure ring 11, which with its external thread 12 in a corresponding internal thread of the Flap housing 8 is screwed. By screwing the pressure ring 11 more or less far into the valve housing 8, the axial width of the recess 9 can be changed and, as a result, the seat ring 10 can also be more or less compressed in the axial direction.
From Fig. I it can also be seen that the diameter of the inner leg 10a of the S-shaped seat ring 10, which at the same time forms the inner seat surface, is smaller than the clear width of the through-flow bore 8a of the valve housing 8, while the clear width of the pressure ring 11 in the illustrated embodiment is somewhat smaller than the through-flow bore 8a of the valve housing 8 and approximately equal to the inner diameter of the seat ring 10. In addition, the S-shaped seat ring protrudes with the free end of its inner leg loa towards the flap 5, while the pressure ring 11 rests with its end face 11b on the curvature of the seat ring merging into the inner leg 10a of the seat ring 10.
If the pressure ring 11 is screwed further into the valve housing 8 from the position shown in FIG. 1, the seat ring 10 is thereby moved in the sense of an axial displacement of its inner leg 10a towards the valve 5 and also - because of the simultaneous change in the S- Shape of the ring - deformed in the sense of a certain reduction in the diameter of its seat surface, without, however, being prevented from a radial expansion possibility corresponding to the practical requirements.
For practical adjustment of the sealing seat of the closed flap 5, the pressure ring 11 is screwed into the flap housing 8 with the flap 5 initially open until the seat ring 10 engages with its inner seat surface by a small amount in the area in which the closed flap 5 is located with its seat 6 is located. If the flap 5 is then rotated from its open position into its closed position, the seat surface 6 of the flap is thereby pressed against the inner seat surface of the seat ring 10 with a simultaneous elastically flexible radial expansion of the inner seat surface, which creates a reliable seal between the seat ring 10 and the flap 5 guaranteed.
The degree of axial displacement of the pressure ring 11 makes it possible to adjust the sealing pressure between the flap 5 and seat ring 10 so that the desired seal is achieved without excessive pressure on the seat surfaces. If, in spite of this, wear occurs between the seat surfaces of the valve 5 and the seat ring 10 during the operation of the throttle valve, this wear can easily be taken into account by a corresponding readjustment of the pressure ring 11, so that a perfect sealing seat of the valve 5 is ensured for a long operating time of the throttle valve can be.
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The inner seat surface of the seat ring 10 is expediently designed conically so that there is a line contact with a correspondingly high contact pressure compared to the spherical curvature of the seat surface 6 of the flap 5, which ensures the desired seal.
Depending on the intended use of the throttle valve, the pressure ring 11 can consist of a simple screw socket! The corresponding threaded hole in the valve housing 8 is screwed into a line system before the throttle valve is built so that the desired seal is achieved. The pressure ring 11 can, however, according to FIGS. 1 and 2 in the valve housing 8 also be arranged so that it can be rotated from the outside so that the sealing pressure between the valve 5 and the seat ring 10 can also be applied subsequently, i.e. H. with built-in throttle valve, can still be adjusted.
For this purpose, the pressure ring 11 has, at its end remote from the end face 11b, an extension 11a with an outer worm gear toothing 11c, into which a worm 13 rotatably mounted in the valve housing 8 engages. The screw 13 protrudes with its shaft 14 from the valve housing 8 on the one hand and carries a hand wheel 16 or the like at its free end there, from which it can be rotated. In front of the handwheel 16, the part 14a of the shaft 14 there is guided through a stuffing box 15, which is located on the valve housing and ensures that the shaft 14 is led out of the valve housing 8 in a sealed manner.
By turning the spindle 14, the pressure ring 11 is also rotated and thereby simultaneously axially displaced accordingly in the valve housing 8 via its threaded seat. In this way, the desired setting of the initial position of the seat surface of the seat ring 10 (both in the sense of an axial displacement and in the sense of a corresponding change in the diameter of its seat surface) with respect to the assigned seat surface 6 of the flap 5, even when installed in a line and in operation throttle valve located at any time. If the pressure ring 11 is displaced against the seat ring 10, the outlet diameter of the seat surface of the seat ring 10 is reduced when the throttle valve 5 is open and the contact pressure when the valve 5 is closed is increased accordingly.
Should the contact pressure and thus the friction between the seat surface of the seat ring 10 and the seat surface 6 of the flap 5 be too great, so that, for. B. an opening movement of the flap 5 counteracts too great a frictional resistance, then the pressure ring 11 only needs to be removed slightly from the seat ring 10 via the shaft 14, whereby the diameter of the seat surface of the seat ring 10 is again correspondingly larger.
In the second exemplary embodiment shown in FIG. 3, the seat ring 17 has a circular cross-section and is also made of elastically flexible material. The inside of this ring can also be filled with a compressed gas, depending on the requirements of practical operation.
As in the first exemplary embodiment, the seat ring 17 is also mounted in an annular recess 18 of the valve housing 19, abutting on the one hand against an annular shoulder 19a of the valve housing 19 and on the other hand against the face 20a of an adjoining pressure ring 20 there. In addition, the seat ring 17 can also be displaced radially in the recess 18, which is correspondingly larger in diameter, in order to be able to adapt precisely to the seat surface of the flap when the flap 22 there closes. The pressure ring 20 is also screwed into the valve housing 19 by means of a thread 21 and can be displaced by a simple rotation against the seat ring 17 in the sense of a corresponding reduction in the width of the recess 18.
As a result, the seat ring 17 is brought into a more or less oval cross-sectional shape in relation to its circular ring cross-section, so that the seat surface of the seat ring 17 interacting with the seat surface of the flap 22 on the one hand shifted axially towards the flap 22 by a small amount and on the other hand in its initial diameter ( with the flap open) is slightly reduced. By correspondingly rotating the pressure ring 11, the contact pressure of the seat ring 17 on the flap 22 can also be adjusted here as desired.
It should be noted that, due to its round cross-sectional shape, the seat ring 17 only rests on both sides along one line of contact on the annular shoulder 19a and the end face 20a, which practically prevents heat losses from the seat ring 17 to the valve housing 19 and the pressure ring 11. This is particularly advantageous when the throttle valve is operated with a high temperature flow medium, because large temperature differences between the valve 22, which is always completely exposed to the temperature of the medium, and the seat ring 17 are no longer possible.
As a result, the temperature-dependent expansions of the flap 22 and the seat ring 17 remain approximately the same for all temperature differences that occur and the sealing of the closed flap 22 is retained after the pressure ring 20 has been adjusted once, even with all subsequent temperature fluctuations. The seat ring 17 can be mounted in a recess, the two side surfaces of which run exactly transversely to the axis of the flow bore of the valve housing 19, as is the case with the first exemplary embodiment.
The two mutually parallel side surfaces of the recess 18 can also — as in FIG. 3
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shown - each slightly conical, the (imaginary) tips of both cones lying on the axis of the flow-through bore of the valve housing 19 and at the same time in the area of the axis of rotation of the valve 22. This ensures that the seat ring 17 is always axially to the flow-through bore of the valve housing
19 remains, even if the flap 22 should be open.
In the practical setting of the sealing pressure, the aim is that the seat surface of the seat ring, when the flap is closed, only rests against the seat surface of the flap with a relatively small pressure, given by the elasticity of the ring. To avoid pressure differences inside and outside the
To exclude the seat ring 17, which can be caused by the pressure of the flow medium, the annular space surrounding the seat ring 17 at the bottom of the recess 18 can be brought into connection with the interior of the flow bore via an inclined bore 23 of the pressure ring 20 , whereby inside and outside of the seat ring 17 always at least approximately the same
Flow pressure acts.
In the third embodiment shown in Fig. 4, the seat ring is designed in two parts and consists of an elastically resiliently deformable inner ring 25, which has the inner seat surface 25a, and an outer seat ring 26. The seat surface 25a is in line contact with the spherical seat surface of the ( not shown here) flap conically shaped. The outer circumference of the ring 25 also has a conical surface 25b, the inclination of which, however, is the reverse of the inclination of the cone of the seat surface 25a. With this outer seat surface 25b, the inner ring 25 rests against an exactly correspondingly conical inner seat surface 26b of the outer ring 26.
Both rings 25, 26 interlocking in this way are jointly mounted in the recess 27 of the flap housing 28 and can still perform certain radial expansion movements in the correspondingly larger recess. Here, too, the two side surfaces of the recess 27 are formed on the one hand by an annular shoulder 28a of the flap housing 28 and on the other hand by an end face 29a of a pressure ring 29 there, as already described in more detail in the previous exemplary embodiments.
If the pressure ring 29 is rotated in the sense of reducing the width of the recess 27, the inner ring 25 is thereby pressed further into the outer ring 26. Due to the conical shape of the seat surface 25b and 26b, the outer ring 26 is expanded somewhat and the inner ring 25 is compressed somewhat. By widening the ring 26, the ring 25 is at the same time shifted somewhat axially towards the flap (not shown), while the inner seat surface 25a of the ring 25, which is shifted at the same time, experiences a reduction in its diameter corresponding to the compression.
In the case of smaller throttle valves with correspondingly small seat rings, the outer ring 26 can also be slotted transversely, similar to a piston ring. In the case of larger throttle valves, however, such a slot is not necessary because the required expansion is usually ensured by the larger ring diameter.
The side surfaces of the rings 25 and 26 resting on the side surfaces of the recess 27 have
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whereby a heat transfer from the rings 25, 26 to the valve housing 28 and the pressure ring 29 is largely eliminated.
So that the two-part seat ring according to the third embodiment remains centered to the axis of the throughflow hole even when the flap is open, the pressure ring 29 at the inner end of its end face 29a can also be provided with a seat face 29d projecting conically into the recess 27, in which case the inner ring 25 according to FIG 4 is provided there with a correspondingly conically shaped additional seat surface 25d, by means of which this ring is held exactly axially to the pressure ring 29. Instead, the two side surfaces of the recess 27 could also have the same conical shape, as has already been described in connection with the second exemplary embodiment with reference to FIG. 3.
Likewise, in the third exemplary embodiment, too, the annular space located outside the two-part seat ring can be connected to the pressure-side part of the flow-through bore of the valve housing via a ventilation channel.
The embodiments according to Figs. 3 and 4 can, of course, just like those according to Fig. 1 can be equipped with an adjusting device according to FIG. 2 acting from the outside.
The invention is not restricted to the details of the exemplary embodiments described. For example, instead of a metal ring with an S-shaped cross-section, the seat ring could also be made of solid material as a hard rubber ring in which a metal ring can be embedded for additional stiffening. This seat ring has a trapezoidal cross-section, its outer jmfang running at right angles to its two side surfaces, while its inner surface forms the conical seat surface opposite the flap. With such a design of the seat ring, the pressure ring
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